HAL Id: jpa-00215818
https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00215818
Submitted on 1 Jan 1974
HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.
ÉTUDE DE LA LACTOFERRINE DE FER PAR SPECTROSCOPIE MÖSSBAUER
J. Ladrière, R. Coussement, B. Theuwissen
To cite this version:
J. Ladrière, R. Coussement, B. Theuwissen. ÉTUDE DE LA LACTOFERRINE DE FER PAR
SPECTROSCOPIE MÖSSBAUER. Journal de Physique Colloques, 1974, 35 (C6), pp.C6-351-C6-
353. �10.1051/jphyscol:1974661�. �jpa-00215818�
JOURNAL DE PHYSIQUE Colloque C6, suppkment au no 12, Tome 35, Dkcembre 1974, page
C6-35
1ETUDE DE LA LACTOFERRINE DE FER PAR SPECTROSCOPIE MOSSBAUER
Laboratoire de Chimie Nucltaire, UniversitC de Louvain, 1348-Louvain-la-Neuve, Belgique R. COUSSEMENT
Instituut voor Kern-en stralingsfizyka, Universiteit te Leuven, Heverlee, Belgie B. THEUWISSEN
Laboratoire de Mtdecine Experimentale, Universitt de Louvain, Woluwe, Belgique
Rbum6. -
Les spectres Mossbauer de la lactoferrine de 57Fe presentent une structure para- magnttique hyperfine causee par la t r h lente relaxation de spin du fer. Le deplacement isomerique est caracteristique d'un ion ferrique
aspin fort
: IS =0,39 mm/s (Fe). Les deux sites de fixation du fer sont equivalents. Le champ magnetique hyperfin par unite de spin est evalu6
k223 kOe.
Abstract.
-Mossbauer spectra of 57Fe lactoferrin exhibit paramagnetic hyperfine structure, indicating a long spin relaxation time. The isomer shift is characteristic of an high spin ferric ion
: IS =0.39 mm/s (Fe). The two metal binding sites are equivalent. The hyperfine magnetic field per unit spin has a value of 223 kOe.
1. Introduction.
-La lactoferrine est une protCine qui se trouve principalement dans le lait [I] et dans une grande varittt de fluides physiologiques [2]. En raison de son extraordinaire pouvoir de fixation du fer, elle posdde un effet bactkriostatique puissant en privant les micro-organismes du fer ntcessaire
iileur dtveloppement [3]. La moltcule, de poids moltculaire tlevt (76 OOO), posstde deux sites de fixation du fer trivalent, comme la transferrine, prot6ine de transport du fer. Des mesures de resonance paramagnttique Clectronique ont montrC que dans ces deux protiines, les deux sites ttaient Cquivalents et n'interagissaient pas entre eux [4].
Dans ce travail, nous avons entrepris l'examen des sites de fixation du fer dans la lactoferrine en utilisant la spectroscopie Mossbauer.
2. Partie exp6rimentale.
-En raison de l'extrcme dilution du fer dans la prottine, l'observation des spectres Mossbauer ntcessite l'utilisation de 57Fe enrichi (a 90 %). La lactoferrine est chargee en 57Fe A raison de 95 % dans la protCine saturCe (LfFe,) et de 47 % dans la prottine demi-saturCe (LfFe). Les quan- titts de fer utilistes sont ltgerement en dtfaut de manibre a Cviter la formation Cventuelle d'espkces parasites. La mttalloprotCine est ensuite purifite par dialyse et lyophilisation. La purett du produit final est contr81Ce par spectrophotom6trie. Les spectres Moss-
bauer a basse temptrature sont obtenus en refroidissant la source (57Co
:CU) et I'absorbant dans un cryostat vertical.
3. RBsultats et discussion.
-Les spectres Mossbauer B difftrentes tempgratures et en l'absence de champ magnttique exttrieur (Fig. 1) sont caracttristiques d'une interaction magnttique hyperfine causCe par la trts lente relaxation du spin du Fe(II1) dans ce compost. Ce phtnomkne est couramment observe dans des systtmes oh les centres paramagnktiques sont fortement diluCs et oh le processus de relaxation spin-spin est, par constquent, negligeable [5, 6, 71.
L'abaissement de tempCrature contribue Cgalement a
ralentir la relaxation en augmentant le temps de relaxation spin-rtseau.
Si la relaxation est lente, c.4-d. si les tlectrons demeurent dans un ttat de spin dtterminC pendant un temps qui est plus grand que le temps de vie moyen du noyau excitt, il se crte, en gCnCral, autant de champs hyperfins qu'il n'y a de doublets de Kramer.
La complexit6 des spectres obtenus aux basses temptratures (79 K et 4,2 K) peut s'expliquer par la superposition des tclatements magnttiques provenant des trois champs hyperfins correspondant aux trois doublets de Kramer (M,
= f512,
f112,
f312) de l'ion Fe3+, A condition que les deux atomes de fer de la prottine occupent des sites identiques. Cette dernitre
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1974661
C6-352 J. LADRIERE, R. COUSSEMENT, B. THEUWISSEN
FIG. 1. - Spectres Mossbauer de la lactoferrine de fer (saturbe a 100 %), A diffkrentes tempkratures.
supposition est confirmte par la similitude des spectres obtenus pour difftrentes saturations (100 % et 50 %) en fer de la prottine (Fig. 1 et Fig. 2). Cette constata- tion nous permet, en outre, d'affirmer que les inter- actions spin-spin sont ntgligeables, mEme dans la prottine saturke LfFe,. En accord avec Wickman [7], la distance de stparation entre deux atomes de fer peut Etre estimte au moins 20 A.
En diminuant le temps de relaxation par tltvation de la temptrature, le spin Clectronique saute rapide- ment d'une configuration a l'autre de telle manikre qu'en moyenne les champs hyperfins s'annulent. Le spectre a 298 K se caracttrise alors par la prtsence d'un pic intense, dans la partie centrale du spectre, encadrt de larges pics d'allure non Lorentzienne (Fig. 1). D'aprks la position de ce pic, on dttermine
un dkplacement isomkrique tgal a 0,39 mm/s par rap- port au Fe. Cette valeur est caracttristique d'un ion Fe3+ de spin
S =512, ce qui est en accord avec les rtsultats de RPE [4].
RG. 2. - Spectre Mossbauer de la lactoferrine de fer saturke a 50 %, a 79 K.
L'ttude thCorique du spectre en terme &Hamilto- nien de spin n'a pas encore Ctt faite. I1 est cependant possible de tirer du spectre a 4,2 K quelques para- m&tres inttressants, vu la trks fine rtsolution qu'il prtsente. En se basant sur le fait que le doublet
M, =+ 512 produit un Cclatement magnttique plus grand que les doublets M, = f 312, + 112 (qui sont de plus fort sensibles l'anisotropie du champ cristallin), on peut admettre que les deux raies externes contiennent les pics les plus intenses du sextet. Les positions des quatre composantes internes sont alors dtduites des proprittts nucltaires du Fe-57. A partir des tclatements magnttiques des niveaux excitt et fondamental, on trouve respectivement les valeurs suivantes pour le champ magnttique hyperfin dB au doublet + 512
:
H,, = 555,s kOe et 561,7 kOe. L'tcart entre ces deux valeurs est satisfaisant, car inftrieur a 1 %. La valeur moyenne du champ magnttique hyperfin par unit6 de spin (223 kOe) est en bon accord avec celles trouvtes dans la litttrature pour des composCs analogues
:
220 kOe pour le ferrichrome A [7], 220 kOe pour la transferrine [8], 219 kOe pour Fe dans A1,0, [5].
Dans le sextet correspondant
h M, =+ 512, les
raies externes sont ltg&rement asymttriques par rap-
port au barycentre des quatre raies internes, ce qui
semble indiquer l'existence d'une interaction quadru-
polaire, estimte a 0,17 mm/s. Cette valeur est tr&s
semblable a celle trouvte par Tsang [9] pour la
transferrine
: 0,18 mm/s. On peut en conclure que les
environnements du fer sont pratiquement identiques
dans la transferrine et la lactoferrine.
[I] GROVES, M. L., J. Am. Chem. Soc. 82 (1960) 3345. [6] SUZDALEV, I. P., AFANAS'EV, A. M., PLACHINDA, A. S., [2] MASSON, P., Thkse, Universit6 Catholique de Louvain, GOLDANSKI, V. I. et MAKAROV, E. F., Soviet Physics
Bruxelles (1970). JETP(28 (1969) 923.
[3] MASSON, P. L., HEREMANS, J. F. et DIVE, C., Clin. Chim. [7] WICKMAN, H. H., KLEIN, M. P. et SHIRLEY, D. A., Phys. Rev.
Acta 14 (1966) 735. 152 (1966) 345.
[4] AISEN, P. et LEIBMAN, A., Biochim. Biophys. Acta 257 (1972) [8] SPARTALIAN, K. et OOSTERHUIS, W. T., J. Chem. Phys. 59
314. (1973) 617.
[5] WICKMAN, H. H. et WERTHEIM, G. K., Phys. Rev. 148 (1966) [9] TSANG, C. P., B o n ~ , J. F. et MORGAN, E. H., Biochim.
211. Biophys. Acta 328 (1973) 84.
